(57)【要約】      （修正有）【課題】数ナノメートル（ｎａｎｏｍｅｔｅｒ）レベルの大きさを有するナノドット（ｎａｎｏｄｏｔ）粒子を半導体基板上に均一に配列して形成されたナノドットメモリ及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明のナノドットメモリの製造方法は、基板の表面に第１絶縁膜を形成し（Ｓ１０）、前記第１絶縁膜の上に金属ナノドットコロイド溶液を塗布する（Ｓ２０）。次に、前記金属ナノドットコロイド溶液中の溶媒を蒸発させてナノドット粒子層を形成し（Ｓ３０）、前記ナノドット粒子が表面に露出した前記基板の上に第２絶縁膜を形成する（Ｓ５０）。この際、前記金属ナノドットコロイド溶液に含まれた金属ナノドット粒子の濃度を調節して前記ナノドット粒子を単層で形成し、前記第２絶縁膜の上に上部電極を形成して（Ｓ６０）、ナノドットメモリを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に第１絶縁膜を形成する工程と；
前記第１絶縁膜の上に金属ナノドットコロイド溶液を塗布する工程と；
前記金属ナノドットコロイド溶液中の溶媒を蒸発させてナノドット粒子層を形成する工程と；
前記ナノドット粒子が表面に露出された前記基板の上に第２絶縁膜を形成する工程と；
前記第２絶縁膜の上に上部電極を形成する工程と、
を含み、前記金属ナノドットコロイド溶液に含まれた金属ナノドット粒子の濃度を調節して前記ナノドット粒子を単層で形成することを特徴とするナノドットメモリの製造方法。
【請求項２】
前記金属ナノドットコロイド溶液に含まれた前記金属ナノドット粒子の濃度は、０．５〜１．２ｗｔ％であることを特徴とする、請求項１に記載のナノドットメモリの製造方法。
【請求項３】
前記金属ナノドットコロイド溶液は、ニッケル、コバルト、鉄、白金、銀、パラジウム及びこれらの合金からなる群から選択される金属を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のナノドットメモリの製造方法。
【請求項４】
前記金属ナノドットコロイド溶液は、無極性溶媒を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のナノドットメモリの製造方法。
【請求項５】
前記無極性溶媒は、ヘキサンまたはジフェニルエーテルであることを特徴とする、請求項４に記載のナノドットメモリの製造方法。
【請求項６】
前記金属ナノドットコロイド溶液は、分散剤を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のナノドットメモリの製造方法。
【請求項７】
前記分散剤は、オレイン酸、トリオクチルアミン及びトリオクチルホスフィンからなる群から選択される１種以上の物質を含むことを特徴とする、請求項６に記載のナノドットメモリの製造方法。
【請求項８】
前記金属ナノドットコロイド溶液は、スピンコーティング法により塗布することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のナノドットメモリの製造方法。
【請求項９】
前記第１絶縁膜及び前記第２絶縁膜は、それぞれ独立して、シリコン酸化物、シリコンオキシナイトライド、シリコン窒化物、チタニウム酸化物、アルミニウム酸化物またはハフニウム酸化物で形成される薄膜及びこれらの積層薄膜からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のナノドットメモリの製造方法。
【請求項１０】
前記第２絶縁膜は、低圧化学気相蒸着工程で形成することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のナノドットメモリの製造方法。
【請求項１１】
前記金属ナノドットコロイド溶液中の溶媒は、真空雰囲気で蒸発させることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のナノドットメモリの製造方法。
【請求項１２】
前記ナノドット粒子を形成した後に、酸素プラズマで前記基板の表面を処理することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のナノドットメモリの製造方法。
【請求項１３】
前記ナノドット粒子を形成した後、前記基板を３００〜８００℃の温度で熱処理することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のナノドットメモリの製造方法。
【請求項１４】
半導体材質の基板と；
前記基板上に形成された第１絶縁膜と；
前記第１絶縁膜の上に金属ナノドットコロイド溶液により形成された金属ナノドットゲートと；
前記第１絶縁膜及び前記金属ナノドットゲートの上に形成された第２絶縁膜と；
前記第２絶縁膜の上に形成された上部電極と、
を含むことを特徴とするナノドットメモリ。
【請求項１５】
前記金属ナノドットゲートは、金属ナノドット粒子の単層であることを特徴とする、請求項１４に記載のナノドットメモリ。
【請求項１６】
前記金属ナノドットゲート間の距離は、１〜１０ｎｍであることを特徴とする、請求項１４または１５に記載のナノドットメモリ。
【請求項１７】
前記金属ナノドットゲートの材質は、ニッケル、コバルト、鉄、白金、銀、パラジウム及びこれらの合金からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載のナノドットメモリ。
【請求項１８】
前記金属ナノドットゲートの内部の炭素原子濃度が、２％以下であることを特徴とする、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載のナノドットメモリ。
【請求項１９】
前記第１絶縁膜及び前記第２絶縁膜は、それぞれ独立して、シリコン酸化物、シリコンオキシナイトライド、シリコン窒化物、チタニウム酸化物、アルミニウム酸化物またはハフニウム酸化物で形成された薄膜及びこれらの積層薄膜からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１４〜１８のいずれか１項に記載のナノドットメモリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノドットメモリ及びその製造方法に関し、より詳しくは、メモリの集積度を増加させるために金属ナノドットコロイド溶液を基板に塗布して、数ナノメートル（ｎａｎｏｍｅｔｅｒ）レベルの大きさを有するナノドット（ｎａｎｏｄｏｔ）粒子を半導体基板の上に均一に配列して形成されたナノドットメモリ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非揮発性メモリ素子として電荷を格納することができるフローティングゲート（ｆｌｏａｔｉｎｇ  ｇａｔｅ）を有する半導体構造が広く知られている。特に、携帯用電子機器が発達するにつれて、その使用頻度が急速に増加する実状があるとともに、半導体技術が発展するに従い、このようなメモリ素子の動作電圧を低くすることで電力の消耗を縮めながら機能と速度を維持しようという努力が続いている。
【０００３】
前記の目的を達成するための方法として、フローティングゲートの下のトンネル（ｔｕｎｎｅｌ）酸化膜を薄くし、フローティングゲートを複数の分離された格納要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）に変えることが効果的である。このような複数の分離された格納要素として、ナノドット粒子を使用すれば高集積メモリ素子を具現することができる。
【０００４】
ナノドット粒子は、ナノメートルレベルの大きさを有し、バルク（ｂｕｌｋ）状態とは異なる光学的、磁気的及び電気的性質を有しており、このような物性は粒子の大きさによって異なるため、量子効率の優れる光学素子、高密度磁気記録装置、単一電子トランジスタ及びメモリ素子を作ることに効果的である。
【０００５】
最近、ナノドット粒子を生産する工程における１段階として注目されるのが、ナノドット粒子を含むコロイド溶液を利用する方法である。ナノドットコロイド溶液とは、数ナノメートル（ｎｍ）〜マイクロメートル（μｍ）の大きさのナノドット粒子が溶媒中で凝集されず、均一に拡散している溶液をいう。
【０００６】
特許文献１は、このようなナノドットコロイド溶液を利用して製造されたナノドットメモリについて記述している。
【０００７】
前記特許文献１に記載の特許発明を含む、最近まで研究されてきたナノドットメモリを製造する方法は、金属ナノドット粒子を含んだ金属ナノドットコロイド溶液を、スポイトを用いて基板の上に滴下し、ナノドット粒子の配列を形成させることによるものである。
【０００８】
しかしながら、このような工程は大面積の基板の上に均一な厚さのコロイド溶液を塗布することが困難であり、結果として基板全体に均一なナノドット粒子を配列させることが非常に困難である。
【特許文献１】米国特許第６，４１３，８１９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、均一な配列を有するナノドット粒子を容易に形成して高集積化が可能なナノドットメモリ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、ナノドットコロイド溶液を利用してナノドット粒子層を単層で容易に形成できるナノドットメモリの製造方法を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の更に他の目的は、工程方法を改善して素子領域、特に、重要なトンネル酸化膜部分の汚染を減少したナノドットメモリの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明により、基板の表面に第１絶縁膜を形成する工程と；前記第１絶縁膜の上に金属ナノドットコロイド溶液を塗布する工程と；前記金属ナノドットコロイド溶液中の溶媒を蒸発させてナノドット粒子層を形成する工程と；前記ナノドット粒子が表面に露出された前記基板の上に第２絶縁膜を形成する工程と；前記第２絶縁膜の上に上部電極を形成する工程と、を含み、前記金属ナノドットコロイド溶液に含まれた金属ナノドット粒子の濃度を調節して前記ナノドット粒子を単層で形成することを特徴とするナノドットメモリの製造方法が提供される。
【００１３】
前記金属ナノドットコロイド溶液に含まれた前記金属ナノドット粒子の濃度は、０．５〜１．２ｗｔ％であることを特徴とする。
【００１４】
前記金属ナノドットコロイド溶液は、ニッケル、コバルト、鉄、白金、銀、パラジウム及びこれらの合金からなる群から選択される金属を含むことを特徴とする。
【００１５】
前記金属ナノドットコロイド溶液は、無極性溶媒を含み、前記無極性溶媒は、ヘキサンまたはジフェニルエーテルであることを特徴とする。
【００１６】
前記金属ナノドットコロイド溶液は、分散剤を含み、前記分散剤は、オレイン酸、トリオクチルアミン及びトリオクチルホスフィンからなる群から選択される１種以上の物質を含むことを特徴とする。
【００１７】
前記金属ナノドットコロイド溶液は、スピンコーティング法で塗布することを特徴とする。
【００１８】
前記第１絶縁膜及び前記第２絶縁膜は、それぞれ独立して、シリコン酸化物、シリコンオキシナイトライド、シリコン窒化物、チタニウム酸化物、アルミニウム酸化物またはハフニウム酸化物で形成される薄膜及びこれらの積層薄膜からなる群から選択されることを特徴とする。
【００１９】
前記第２絶縁膜は、低圧化学気相蒸着工程で形成し、前記金属ナノドットコロイド溶液中の溶媒は真空雰囲気で蒸発させることを特徴とする。
【００２０】
前記ナノドット粒子を形成した後、酸素プラズマで前記基板の表面を処理したり、前記基板を３００〜８００℃の温度で熱処理することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明のナノドットメモリは、半導体材質の基板、前記基板の上に形成された第１絶縁膜、前記第１絶縁膜の上に金属ナノドットコロイド溶液により形成された金属ナノドットゲート、前記第１絶縁膜及び前記金属ナノドットゲートの上に形成された第２絶縁膜、及び前記第２絶縁膜の上に形成された上部電極を含む。
【００２２】
前記金属ナノドットゲートは、金属ナノドット粒子の単層であり、前記金属ナノドット粒子間の距離は１〜１０ｎｍであることを特徴とする。
【００２３】
前記金属ナノドットゲートの材質は、ニッケル、コバルト、鉄、白金、銀、パラジウム及びこれらの合金からなる群から選択されたことを特徴とする。
【００２４】
前記金属ナノドットゲートの内部の炭素原子の濃度が、２％以下であることを特徴とする。
【００２５】
前記第１絶縁膜及び前記第２絶縁膜は、それぞれ独立して、シリコン酸化物、シリコンオキシナイトライド、シリコン窒化物、チタニウム酸化物、アルミニウム酸化物またはハフニウム酸化物で形成された薄膜及びこれらの積層薄膜からなる群から選択されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
前述したように、本発明によるナノドットメモリ及びその製造方法によれば次のような効果がある。
【００２７】
金属ナノドットコロイド溶液をスピンコーティング法で半導体基板の上に塗布し、単層の均一な配列を有するナノドット粒子を形成することで、ナノドット構造を有するナノドットメモリの製造が容易になる効果がある。
【００２８】
金属ナノドットコロイド溶液に含まれる金属ナノドット粒子の濃度を調節して、ナノドットメモリを形成するためのナノドット粒子を単層で容易に形成する。
【００２９】
また、第１絶縁膜上に形成されたナノドット粒子を酸素プラズマ処理や高温熱処理することで、ナノドットメモリの素子領域、特に、重要なトンネル酸化膜部分において、有機物による汚染を減少するという効果が確認された。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の一実施形態を詳細に説明する。
【００３１】
図１は本発明の一実施形態に係るナノドットメモリの製造方法の順序図であり、図２〜図４は本発明のナノドットメモリの製造方法により形成されたナノドットメモリの断面図である。
【００３２】
図１〜図４に示すように、本発明のナノドットメモリの製造方法により半導体材質の基板１０に活性領域が形成され、例えば、シリコン酸化物、シリコンオキシナイトライド（ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）（ＳｉＯＮ）、シリコン窒化物、チタニウム（Ｔｉ）酸化物、タンタリウム（Ｔａ）酸化物、アルミニウム（Ａｌ）酸化物、または、ハフニウム（Ｈｆ）酸化物で形成された薄膜及びこれらの積層薄膜からなる群から選択された第１絶縁膜２０が前記基板１０の表面上に形成される（Ｓ１０）。なお、ここで言う基板とは、基板１０のみならず、基板１０上に積層される積層物も含む基板全体を指す場合もあることから、本文の内容に応じて適宜判断されうる。
【００３３】
図２に示すように、次に第１絶縁膜２０の上に金属ナノドットコロイド溶液を塗布するが（Ｓ２０）、塗布方法としては半導体製造工程で通常使われるスピンコーティング（ｃｏａｔｉｎｇ）法が適用される。即ち、基板の上に金属ナノドットコロイド溶液を噴射し、一例としては、基板を連続して５００ｒｐｍ５秒間、２０００ｒｐｍ２０秒間、更に５００ｒｐｍ５秒間の条件で回転させて、均一な厚さの金属ナノドットコロイド溶液が基板の上に塗布される。
【００３４】
ナノレベルの大きさを有する金属ナノドット粒子が溶媒と混合した溶液を、金属ナノドットコロイド溶液と称する。
【００３５】
この際、使われた金属ナノドットコロイド溶液は、２００１年ＭＲＳ  Ｂｕｌｌｅｔｉｎに発表された論文“Ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅ  ３ｄ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ−ｍｅｔａｌ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｉｎｔｏ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ  ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓ”に提示された方法を参照して合成したものである。
【００３６】
一例として、前記金属ナノドットコロイド溶液は、ニッケル、コバルト、鉄、白金、銀、パラジウム及びこれらの合金からなる群から選択された金属で形成されたナノドット粒子を含み、このナノドット粒子が無極性溶媒、例えばヘキサン、ジフェニルエーテル、またはこれらの混合物と混合されて金属ナノドットコロイド溶液中に含まれる。
【００３７】
また、前記金属ナノドットコロイド溶液は、分散剤として、オレイン酸（ｏｌｅｉｃ  ａｃｉｄ）、トリオクチルアミン（ｔｒｉｏｃｔｙｌａｍｉｎｅ）及びトリオクチルホスフィン（ｔｒｉｏｃｔｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）からなる群から選択される１以上の物質を含み、これによって金属ナノドットコロイド溶液の内部に含まれた金属ナノドット粒子が均一に分布する。
【００３８】
図３に図示された断面図のように、金属ナノドットコロイド溶液３０が塗布された基板を乾燥させて金属ナノドットコロイド溶液中の溶媒を蒸発させれば、第１絶縁膜２０の上にナノドット粒子３１が層形態で形成される（Ｓ３０）。この際、好ましくは前記基板を真空雰囲気に投入して金属ナノドットコロイド溶液中の溶媒を蒸発させることにより、基板への汚染の発生を防止できる。
【００３９】
前記金属ナノドットコロイド溶液に含まれた金属ナノドット粒子の濃度を調節すれば、前記ナノドット粒子が単層で形成されることが確認されたのであり、この際、金属ナノドットコロイド溶液に含まれた前記金属ナノドット粒子の濃度は０．５〜１．２ｗｔ％であることが好ましい。
【００４０】
次に、基板の表面に残っている残留物を除去することが好ましい（Ｓ４０）。
【００４１】
ナノドット粒子３１が形成された基板の表面を酸素プラズマで処理したり、３００℃以上、好ましくは３００〜８００℃の温度に投入して熱処理すれば、第１絶縁膜２０の上に残っている金属ナノドットコロイド溶液の残留物が除去されて、形成されるナノドットメモリに汚染物が流入することを防止する。
【００４２】
特に、このような残留物除去過程を経れば、ナノドットメモリに流入した炭素の原子濃度が２％以下に制御されるため、汚染を防止することができる。
【００４３】
図４に示すように、第１絶縁膜２０の上にナノドット粒子３１が露出した基板の表面上に第２絶縁膜４０と上部電極５０を順に形成して（Ｓ５０、Ｓ６０）本発明のナノドットメモリの製造方法を行う。なお、前記ナノドット粒子３１が、前記上部電極５０に対する下部電極となる。
【００４４】
第２絶縁膜４０は、前記第１絶縁膜２０と同一な絶縁膜を使用することができ、漏洩電流を減少させるために低圧化学気相蒸着（ＬＰＣＶＤ）工程でシリコン酸化膜を形成することが好ましい。この際、低圧化学気相蒸着工程は４００〜５００℃の範囲で行う。
【００４５】
上部電極５０は、ワーク関数（ｗｏｒｋ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）値の大きい伝導性物質を使用することが好ましいが、ニッケル、白金、チタニウムナイトライド（ＴｉＮ）、アルミニウム及び不純物を含むポリシリコンなどからなる群から選択された物質を使用する。
【００４６】
図５は本発明の実施形態であって、ナノドットメモリの製造方法に使われた金属ナノドット溶液において、金属として用いられるニッケルナノドット粒子が第１絶縁膜の上に形成された場合、金属ナノドットコロイド溶液中の金属ナノドット粒子の濃度（以下、ｗｔ％と表示する）に従った粒子の被覆率（％）を、透過電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：以下、ＴＥＭと称する）写真を利用して測定した結果のグラフであり、図６はニッケルナノドット粒子１．０ｗｔ％を含む金属ナノドットコロイド溶液を使用して形成されたナノドット粒子の配列を示すＴＥＭ写真である。ここで、粒子の被覆率とは、[(単層状に被覆された領域＋多層状に被覆された領域×２)／全領域]×１００で定義される。
【００４７】
図５及び図６に示すように、金属ナノドット粒子の濃度が１．０ｗｔ％の場合、９０％の割合で被覆された単層構造を有し、残りの１０％はナノドット粒子で被覆されない部分を示している。この際、金属ナノドット粒子の濃度が１．０ｗｔ％より大きくなる場合、多層構造が観察されることが確認され、金属ナノドット粒子間の距離は５ｎｍ以下に減少する。
【００４８】
そして、分散剤の分子の大きさを変化させれば、金属ナノドット粒子間の距離が調節され、この際、ナノドット粒子間の距離は分散剤の大きさの２倍程度である。
【００４９】
したがって、金属ナノドット粒子間の距離を制御しながら単層のナノドット粒子層を形成して、１〜１０ｎｍの範囲の金属ナノドット粒子間距離を有するナノドットメモリの集積度を具現することが可能である。
【００５０】
また、金属ナノドット粒子の濃度が０．５ｗｔ％より小さくなれば単層構造の面積比が５０％以下になり、ナノドット粒子の領域が減少することを確認した。結果的に、金属ナノドットコロイド溶液の金属ナノドット粒子の濃度を調節することによって、単層構造を有する粒子の被覆率を調節することができる。
【００５１】
そして、前記結果により、金属ナノドットコロイド溶液中の金属ナノドット粒子の濃度を、一例として０．５〜１．２ｗｔ％に調製すれば、前記第１絶縁膜２０の上に塗布された金属ナノドットコロイド溶液はナノドット粒子の単層（ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）構造を形成することになる。
【００５２】
一例として、本発明のナノドットメモリの製造方法によりニッケルナノドットメモリを製造した結果は次の通りである。
【００５３】
図７は、シリコン基板の上にシリコン酸化膜／ニッケルナノドット／シリコン酸化膜／アルミニウム電極が順に形成された構造を示す断面ＴＥＭ写真である。図８〜１０は、図７の写真の一部分を高倍率で順次拡大した写真である。
【００５４】
ＴＥＭで観察した写真により、単層で配列されたニッケルナノドットの粒子とシリコン酸化膜を見ることができる。写真から確認されたニッケルナノドットの大きさは９ｎｍ程度であり、ニッケルナノドット間の距離は５ｎｍである。
【００５５】
図９及び図１０より、ニッケルナノドット粒子が絶縁膜の内部に均一に分布していることを確認できる。
【００５６】
本発明のナノドットメモリの製造方法のうち、前記残留物除去過程の効果を示すために、ナノドットメモリに流入した炭素汚染を分析した結果は次の通りである。
【００５７】
図１１は酸素プラズマ処理を行った場合に素子に流入した炭素原子濃度を示すグラフであり、図１２は酸素プラズマ処理を行っていない場合に素子に流入した炭素原子濃度を示すグラフである。
【００５８】
図１１と図１２は、本発明のナノドットメモリ構造に対して二次イオン質量分析法（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で垂直方向による成分を分析したグラフであって、横軸は深さ方向に対するスパッタ時間を分単位で表したものであり、縦軸は原子濃度を％で表したものである。
【００５９】
横軸においてスパッタ時間０〜２０分までは第２絶縁膜のシリコン酸化膜領域であり、２０〜３５分まではニッケルナノドット領域及び第１絶縁膜であるシリコン酸化膜領域を表す。スパッタ時間３５分近くでシリコン酸化膜がシリコン基板の領域に変わる。
【００６０】
図１１と図１２の結果を比較すると、ニッケルナノドット領域及び第１絶縁膜領域で酸素プラズマによる残留物除去により、４％以上であった炭素原子濃度が２％以下に減少することを確認でき、３００℃以上の温度で熱処理した場合にも同一な残留物処理効果が得られることを確認している。
【００６１】
図４及び図７〜１０より、本発明の他の実施形態によるナノドットメモリを説明すると、以下の通りである。
【００６２】
前記ナノドットメモリの製造方法により形成された本発明のナノドットメモリは、基板１０、第１絶縁膜２０、金属ナノドットゲート３１、第２絶縁膜４０及び上部電極５０を含む。この際、前記金属ナノドットゲート３１は、金属ナノドットコロイド溶液を利用して形成されたものであり、前記金属ナノドットゲート３１間の距離が５ｎｍ以下のものが形成された。
【００６３】
詳細に説明すれば、基板１０はシリコンや化合物などの半導体材質の基板であり、第１絶縁膜２０は前記基板１０の上に形成されている。第１絶縁膜２０の上に配列された金属ナノドットゲート３１は、本発明のナノドットメモリの製造方法により形成されたナノドット粒子で単層を形成している。
【００６４】
第２絶縁膜４０は第１絶縁膜２０と金属ナノドットゲート３１の上に形成され、前記第２絶縁膜４０の上に上部電極５０が形成されている。
【００６５】
そして、第１絶縁膜２０及び第２絶縁膜４０は、それぞれ独立して、シリコン酸化物、シリコンオキシナイトライド、シリコン窒化物、チタニウム酸化物、アルミニウム酸化物、または、ハフニウム酸化物で形成された薄膜及びこれらの積層薄膜からなる群から選択されたものであり、金属ナノドットゲートの材質は、ニッケル、コバルト、鉄、白金、銀、パラジウム及びこれらの合金からなる群から選択されたものが好ましい。
【００６６】
図１３は図７の構造で作られたキャパシタのキャパシタンス−電圧ヒステリシス（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ）特性を測定したグラフであり、図１４は最大印加電圧（ｓｗｅｅｐ  ｖｏｌｔａｇｅ）に従ったフラットバンド（ｆｌａｔ  ｂａｎｄ）電圧特性を示すグラフである。
【００６７】
図１３及び図１４はｎ−ｔｙｐｅシリコン基板を使用して形成したナノドットメモリ構造の電荷蓄積能力を確認するものであって、図１３を利用して最大印加電圧に従ったフラットバンド電圧（ΔＶｆｂ）を求めたものが図１４である。
【００６８】
この結果は、本発明により作られたナノドットメモリが現在使用されている非揮発性メモリと対等な電気的特性を有することを示しており、本発明の優秀性を確認することができる。
【００６９】
以上、本発明の構成及び動作を前記した説明及び図面により示したが、これは例示的なものに過ぎず、本発明の技術的思想及び特許請求の範囲を超えない限りに、多様な変化及び変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態に係るナノドットメモリの製造方法の順序図である。
【図２】本発明のナノドットメモリの製造方法により形成されたナノドットメモリの断面図である。
【図３】本発明のナノドットメモリの製造方法により形成されたナノドットメモリの断面図である。
【図４】本発明のナノドットメモリの製造方法により形成されたナノドットメモリの断面図である。
【図５】本発明の実施形態であって、ナノドットメモリの製造方法に使われた金属ナノドット溶液において、金属として用いられるニッケルナノドット粒子が第１絶縁膜２０の上に形成された場合、金属ナノドット溶液中の金属ナノドット粒子の濃度（ｗｔ％）に従った粒子の被覆率（％）を透過電子顕微鏡写真を利用して測定した結果のグラフである。
【図６】ニッケルナノドット粒子１．０ｗｔ％を含む金属ナノドットコロイド溶液を使用して形成されたナノドット粒子の配列を示す透過電子顕微鏡写真である。
【図７】シリコン基板の上にシリコン酸化膜／ニッケルナノドット／シリコン酸化膜／アルミニウム電極が順に形成された構造を示す断面透過電子顕微鏡写真である。
【図８】図７の写真の一部分を高倍率で拡大した写真である。
【図９】図７の写真の一部分を、図８に比してより高倍率で拡大した写真である。
【図１０】図７の写真の一部分を、図９に比してより高倍率で順次拡大した写真である。
【図１１】酸素プラズマ処理を行った場合に素子に流入した炭素原子の濃度を示すグラフである。
【図１２】酸素プラズマ処理を行っていない場合に素子に流入した炭素原子の濃度を示すグラフである。
【図１３】図７の構造で作られたキャパシタのキャパシタンス−電圧ヒステリシス（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ）特性を測定したグラフである。
【図１４】最大印加電圧（ｓｗｅｅｐ  ｖｏｌｔａｇｅ）に従ったフラットバンド（ｆｌａｔ  ｂａｎｄ）電圧特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７１】
１０    基板
２０    第１絶縁膜
３０    金属ナノドットコロイド溶液
３１    ナノドット粒子
４０    第２絶縁膜
５０    上部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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